Automatický 40 Wattový solárny pouličný svetelný okruh

Nasledujúci článok pojednáva o konštrukcii zaujímavého 40-wattového automatického obvodu pouličného osvetlenia LED, ktorý sa automaticky zapne v noci a vypne počas dňa (mnou navrhnutý). Počas dňa sa vstavaná batéria nabíja cez solárny panel, po nabití sa rovnaká batéria použije na napájanie LED žiarovky v noci na osvetlenie ulíc.

Dnes sa solárne panely a FV články stali veľmi populárnymi a v blízkej budúcnosti by sme možno videli, že by ich každý z nás používal v našom živote nejakým alebo iným spôsobom. Jedným z dôležitých použití týchto zariadení bolo v oblasti pouličného osvetlenia.

Obvod, o ktorom sa tu diskutovalo, obsahuje väčšinu štandardných špecifikácií, nasledujúce údaje to podrobnejšie vysvetľujú:

Špecifikácie LED žiarovky

• Napätie: 12 voltov (batéria 12V / 26AH)
• Aktuálna spotreba: 3,2 A pri 12 voltoch,
• Spotreba energie: 39 wattov na 39nos 1 W LED
• Intenzita svetla: približne 2000 lm (lúmenov)

Špecifikácia nabíjačky / ovládača

• Vstup: 32 voltov zo solárneho panelu špecifikovaného s napätím približne 32 voltov v otvorenom obvode a skratovým prúdom 5 až 7 ampérov.
• Výstup: Max. 14,3 voltov, prúd obmedzený na 4,4 ampéra
• Batéria je plná - vypnutá pri 14,3 voltoch (nastavené P2).
• Slabá batéria - vypnite pri 11,04 voltoch (nastavené P1).
• Batéria nabitá rýchlosťou C / 5 s plavákovým napätím obmedzeným na 13,4 voltov po „úplnom vypnutí batérie“.
• Automatické prepínanie medzi dňom a nocou so snímačom LDR (nastaveným vhodným výberom R10).

V tejto prvej časti článku sa budeme zaoberať stupňom solárnej nabíjačky / regulátora a zodpovedajúcim vypínacím obvodom nad / nízkym napätím a tiež časťou automatického vypínania deň / noc.

Vyššie uvedený návrh je možné podstatne zjednodušiť vylúčením stupňa IC 555 a pripojením tranzistora denného vypnutia relé priamo k pozitívnemu solárnemu panelu, ako je uvedené nižšie:

Zoznam položiek

• R1, R3, R4, R12 = 10k
• R5 = 240 OHMS
• P1, P2 = 10K prednastavené
• P3 = 10k pot alebo preset
• R10 = 470K,
• R9 = 2M2
• R11 = 100 tis
• R8 = 10 OHMS 2 WATT
• T1 ---- T4 = BC547
• A1 / A2 = 1/2 IC324
• VŠETKY ZENEROVÉ DIÓDY = 4,7 V, 1/2 WATTU
• D1 - D3, D6 = 1N4007
• D4, D5 = 6amp. Diódy
• IC2 = IC555
• IC1 = LM338
• RELÉ = 12V, 400 OHMS, SPDT
• BATÉRIA = 12V, 26AH
• SOLÁRNY PANEL = 21V OTVORENÝ OKRUH, 7amp @ KRÁTKY OKRUH.

Fázy solárnej nabíjačky / ovládača, prerušenia vysokého / nízkeho nabitia batérie a obvodu detektora okolitého svetla:

POZOR : Regulátor nabíjania je nevyhnutnosťou pre každý systém pouličného osvetlenia. Na internete môžete nájsť ďalšie dizajny bez tejto funkcie, jednoducho ich ignorujte. Tie môžu byť pre batériu nebezpečné!

Podľa schémy zapojenia pouličného osvetlenia 40 W vyššie je napätie panelu regulované a stabilizované na požadovaných 14,4 voltov pomocou IC LM 338.

P3 sa používa na nastavenie výstupného napätia na presne 14,3 voltov alebo niekde v jeho blízkosti.

R6 a R7 tvoria zložky obmedzujúce prúd a musia sa primerane vypočítať, ako je uvedené v tomto obvode regulátora napätia solárneho panelu .

Stabilizované napätie sa ďalej aplikuje na riadenie napätia / náboja a príslušné stupne.

Dva operačné zosilňovače Al a A2 sú zapojené v konverzných konfiguráciách, čo znamená, že výstup Al sa stane vysokým, keď sa zistí vopred určená hodnota napätia, zatiaľ čo výstup A2 sa zvýši pri detekcii vopred určeného prahu nízkeho napätia.

Vyššie uvedené prahové hodnoty vysokého a nízkeho napätia sú vhodne nastavené predvoľbou P2 a P1.

Tranzistory T1 a T2 zodpovedajúcim spôsobom reagujú na vyššie uvedené výstupy z operačných zosilňovačov a aktivujú príslušné relé na riadenie úrovní nabitia pripojenej batérie s ohľadom na dané parametre.

Relé pripojené k T1 špecificky riadi limit prebitia batérie.

Relé pripojené k T3 je zodpovedné za udržiavanie napätia na stupni LED žiarovky. Pokiaľ je napätie batérie nad prahom nízkeho napätia a pokiaľ v okolí systému nie je prítomné žiadne okolité svetlo, toto relé udržuje zapnutú žiarovku, modul LED je okamžite vypnutý, ak nie sú splnené stanovené podmienky.

Prevádzka obvodu

IC1 spolu s pridruženými časťami tvorí obvod detektora svetla, jeho výkon je vysoký v prítomnosti okolitého svetla a naopak.

Predpokladajme, že je denný čas a k príslušným bodom je pripojená čiastočne vybitá batéria s napätím 11,8 V. Predpokladajme tiež, že odpojenie vysokého napätia bude nastavené na hodnotu 14,4 V. Po zapnutí napájania (buď zo solárneho panela alebo z externého zdroja jednosmerného prúdu) sa batéria začne nabíjať cez rozpojovacie kontakty relé.

Pretože je deň, výstup IC1 je vysoký, čo zapína T3. Relé pripojené k T3 udržuje napätie batérie a bráni mu v dosiahnutí modulu LED a žiarovka zostane zhasnutá.

Akonáhle je batéria úplne nabitá, výstup A1 bude vysoký, keď zapne T1 a príslušné relé.

To odpojí batériu od nabíjacieho napätia.

Vyššie uvedená situácia sa zablokuje pomocou spätnoväzbového napätia z N / O kontaktov vyššie uvedeného relé na základňu T1.

Západka pretrváva, kým sa nedosiahne stav nízkeho napätia, keď sa T2 zapne, uzemní predpätie základne T1 a vráti horné relé do režimu nabíjania.

Týmto sa uzatvára náš ovládač vysokej / nízkej úrovne batérie a fázy svetelného senzora navrhovaného 40-wattového obvodu automatického solárneho systému pouličného osvetlenia.

Nasledujúca diskusia vysvetľuje postup výroby obvodu modulu LED riadeného PWM.

Obvod znázornený nižšie predstavuje modul LED žiarovky pozostávajúci z 39 nosov. 1 W / 350 mA LED s vysokým jasom. Celé pole je tvorené paralelným pripojením 13 sériových pripojení, ktoré pozostávajú z 3 LED v každej sérii.

Ako to funguje

Vyššie uvedené usporiadanie diód LED je svojou konfiguráciou vcelku štandardné a nezameriava sa na veľký význam.

Skutočnou rozhodujúcou súčasťou tohto obvodu je sekcia IC 555, ktorá je nakonfigurovaná v typickom režime astabilného multivibrátora.

V tomto režime výstupný kolík č. 3 integrovaného obvodu generuje určité vlnové formy PWM, ktoré je možné upraviť vhodným nastavením pracovného cyklu integrovaného obvodu.

Pracovný cyklus tejto konfigurácie sa upravuje nastavením P1 podľa preferencie jednotiek.

Pretože nastavenie P1 tiež rozhoduje o úrovni osvetlenia LED diód, malo by sa robiť opatrne, aby sa dosiahli čo najoptimálnejšie výsledky z LED diód. P1 sa tiež stáva reguláciou stmievania LED modulu.

Zahrnutie dizajnu PWM tu hrá kľúčovú úlohu, pretože drasticky znižuje spotrebu energie pripojených LED.

Ak by bol LED modul pripojený priamo k batérii bez stupňa IC 555, LED by spotrebovali všetkých špecifikovaných 36 wattov.

Ak je v prevádzke ovládač PWM, modul LED teraz spotrebuje iba 1/3 energie, čo je okolo 12 wattov, a napriek tomu extrahuje z LED diód maximum špecifikovaného osvetlenia.

Stáva sa to preto, že kvôli napájaným impulzom PWM zostáva tranzistor T1 zapnutý iba 1/3 normálneho časového obdobia, prepínanie diód LED na rovnako kratšiu dobu, avšak z dôvodu pretrvávania videnia zistíme, že diódy LED sú Po celú dobu.

Vďaka vysokej frekvencii astabilného je osvetlenie veľmi stabilné a nie je možné zaznamenať žiadne vibrácie, aj keď je naše videnie v pohybe.

Tento modul je integrovaný s predtým diskutovanou doskou solárneho regulátora.

Kladný a záporný bod zobrazeného obvodu je potrebné jednoducho pripojiť k príslušným bodom na doske solárneho regulátora.

Týmto sa uzatvára celé vysvetlenie navrhovaného 40-wattového projektu automatického solárneho LED pouličného osvetlenia.

Ak máte akékoľvek otázky, môžete ich vyjadriť prostredníctvom svojich komentárov.

AKTUALIZÁCIA: Vyššie uvedená teória videnia vysokého osvetlenia s nižšou spotrebou kvôli pretrvávaniu zraku je nesprávna. Je smutné, že tento PWM ovládač funguje iba ako regulátor jasu a nič viac!

Schéma zapojenia radiča LED PWM pre pouličné osvetlenie

Zoznam položiek

• R1 = 100 tis
• P1 = 100K hrniec
• C1 = 680pF
• C2 = 0,01 uF
• R2 = 4K7
• T1 = TIP122
• R3 ---- R14 = 10 ohmov, 2 watty
• LED diódy = 1 watt, 350 mA, studená biela
• IC1 = IC555

V konečnom prototype boli LED namontované na špeciálnom PCB s chladičom na báze hliníka, čo sa dôrazne odporúča, bez čoho by sa životnosť LED zhoršila.

Prototypové obrázky

Prototyp pouličného svetla od inovácií spoločnosti Swagatam

Najjednoduchší okruh pouličného osvetlenia

Ak ste nováčikom a hľadáte jednoduchý systém automatického pouličného osvetlenia, potom možno nasledujúci dizajn splní vaše potreby.

Tento najjednoduchší automatický okruh pouličného osvetlenia môže nováčik rýchlo zostaviť a nainštalovať pre dosiahnutie zamýšľaných výsledkov.

Tento obvod je postavený na koncepcii aktivovanej svetlom a môže byť použitý na automatické zapnutie a vypnutie cestnej žiarovky alebo skupiny žiaroviek v závislosti od meniacich sa úrovní okolitého svetla.

The elektrická jednotka po zabudovaní je možné použiť na vypnutie žiarovky pri úsvite a rozsvietenie, keď nastane súmrak.

Ako to funguje

Obvod je možné použiť ako automatický denné nočné svetlo riadiaci systém alebo jednoduchý spínač aktivovaný svetlom. Pokúsme sa pochopiť fungovanie tohto užitočného obvodu a ako je také ľahké ho postaviť:

S odkazom na schému zapojenia môžeme vidieť veľmi jednoduchú konfiguráciu pozostávajúcu iba z niekoľkých tranzistorov a relé, ktoré tvoria základnú riadiacu časť obvodu.

Samozrejme nemôžeme zabudnúť na LDR, ktorá je prvkom snímania obvodu. Tranzistory sú v zásade usporiadané tak, aby sa obidva navzájom dopĺňali, čo znamená, že keď vedie tranzistor na ľavej strane, tranzistor na pravej strane sa vypína a naopak.

Tranzistor T1 na ľavej strane je zostavený ako a komparátor napätia pomocou odporovej siete. Rezistor na hornom ramene je LDR a rezistor na dolnom ramene je predvoľba, ktorá sa používa na nastavenie prahových hodnôt alebo úrovní. T2 je usporiadaný ako invertor a invertuje odpoveď prijatú z T1.

Ako funguje LDR

Spočiatku za predpokladu, že úroveň svetla je menšia, LDR si zachováva vysokú odolnosť úroveň cez ňu, ktorá neumožňuje dostatočnému prúdu dosiahnuť základňu tranzistora T1.

To umožňuje, aby úroveň potenciálu na kolektore nasýtila T2, a následne relé zostane v tomto stave aktivované.

Keď sa úroveň svetla zvýši a stane sa na LDR dostatočne veľká, jeho úroveň odporu poklesne, čo umožní, aby cez ňu prešiel väčší prúd, ktorý nakoniec dosiahne základňu T1.

Ako tranzistor reaguje na LDR

Tranzistor T1 vedie a tiahne svoj kolektorový potenciál na zem. Toto brzdí vedenie tranzistora T2 a vypína jeho záťažové relé kolektora a pripojenú žiarovku.

Podrobnosti o napájaní

Napájanie je štandardom transformátor , mostná, kondenzátorová sieť, ktorá dodáva a vyčistiť DC do okruhu na vykonanie navrhovaných akcií.

Celý obvod je možné postaviť na malom kúsku dosky vero a celá zostava spolu s napájacím zdrojom môže byť umiestnená vo vnútri robustnej malej plastovej skrinky.

Ako je umiestnená LDR

LDR musí byť umiestnený mimo box, čo znamená, že jeho snímacia plocha by mala byť vystavená smerom k okolitej oblasti, odkiaľ sa vyžaduje snímanie úrovne svetla.

Je potrebné dbať na to, aby svetlo zo žiaroviek v žiadnom prípade nedosiahlo LDR, čo môže mať za následok chybné spínanie a oscilácie.

Zoznam položiek

• R1, R2, R3 = 2K2,
• VR1 = 10K predvoľba,
• C1 = 100uF / 25V,
• C2 = 10uF / 25V,
• D1 ---- D6 = 1N4007
• T1, T2 = BC547,
• Relé = 12 V, 400 Ohm, SPDT,
• LDR = akýkoľvek typ s odporom 10 K až 47 K pri okolitom svetle.
• Transformátor = 0-12V, 200mA

Dizajn DPS

Pomocou operačného zosilňovača IC 741

Vyššie vysvetlený obvod automatického pouličného osvetlenia aktivovaný tmou je možné vykonať aj pomocou operačný zosilňovač , ako je uvedené nižšie:

Pracovný popis

Tu je IC 741 navrhnutý ako komparátor, kde jeho neinvertujúci kolík # 3 je pripojený k 10k predvoľbe alebo banke na vytvorenie spúšťacej referencie v tomto vývode.

Pin # 2, ktorý je invertujúcim vstupom IC, je konfigurovaný so sieťou deliča potenciálov vytvorenou rezistorom závislým od svetla alebo LDR a rezistorom 100K.

Predvoľba 10 000 je pôvodne nastavená tak, že keď okolné svetlo na LDR dosiahne požadovanú prahovú hodnotu pre tmu, pin # 6 pôjde vysoko. Toto je dosiahnuté s určitou zručnosťou a trpezlivosťou pomalým pohybom predvoľby, kým pin # 6 nepôjde vysoko, čo je identifikované zapnutím pripojeného relé a rozsvietením červenej LED.

To sa musí urobiť vytvorením prahovej úrovne umelej tmy na úrovni LDR v uzavretej miestnosti a použitím tlmeného svetla na tento účel.

Akonáhle je predvoľba nastavená, môže byť zapečatená epoxidovým lepidlom, takže nastavenie zostáva pevné a nezmenené.

Potom môže byť obvod uzavretý vo vhodnej skrinke s 12V adaptérom na napájanie obvodu a kontakty relé môžu byť zapojené požadovaným cestným svietidlom.

Je potrebné dbať na to, aby osvetlenie žiarovky nikdy nedosiahlo LDR, inak môže viesť k nepretržitým osciláciám alebo blikaniu žiarovky, akonáhle sa rozsvieti za súmraku.